JPH0850182A - 光学式積雪深計測装置 - Google Patents

光学式積雪深計測装置

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JPH0850182A
JPH0850182A JP20426094A JP20426094A JPH0850182A JP H0850182 A JPH0850182 A JP H0850182A JP 20426094 A JP20426094 A JP 20426094A JP 20426094 A JP20426094 A JP 20426094A JP H0850182 A JPH0850182 A JP H0850182A
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JP
Japan
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light
snow
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snow depth
optical
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JP20426094A
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English (en)
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Jiro Shibata
治郎 柴田
Mitsuteru Kimura
光照 木村
Shinzo Kasai
眞造 葛西
Hirao Ota
平雄 太田
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KYODO KUMIAI AKITA NEW FRONTIER
Nippon Giken Co Ltd
Original Assignee
KYODO KUMIAI AKITA NEW FRONTIER
Nippon Giken Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 積雪面に投光した光の像を観測して多箇所の
積雪深を一度に計測できる積雪深計測装置を提供するこ
とである。 【構成】 光路面と直交する平面板に表れる光の像が直
線状になる投光手段を用いて積雪面に投光し、投光する
光の光路面に対して受光レンズの光軸が傾斜しているC
CDカメラなどの観測手段を用いて積雪面上に映ってい
る光の像の部位を観測して、該部位から計算手段を用い
て積雪深を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積雪面に投光した光の
像の位置から積雪深を計測する光学式積雪深計測装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、測定地点に円形状の光を投光し
て、積雪面に映った該光の像の位置を受光素子上で輝点
として捕らえ、該輝点の基準値からの変化分を計算して
測定地点の積雪深を求めていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、積雪面上における該光の像は直径50cm程度の円
形状になっており、計測される積雪深は該円形状の像を
平均化した一点の値として表わしており、積雪深の場所
分布などを計測することは不可能であった。従って、本
発明の目的は、投光した光の像を観測して多箇所の積雪
深を計測できる積雪深計測装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成させる
ために、光路面と直交する平面板に表れる光の像が直線
状になる投光手段を用いて積雪面に投光し、投光する光
の光路面に対してレンズの光軸が傾斜しているCCDカ
メラなどの観測手段を用いて積雪面上に映っている光の
像の部位を観測して、該部位から計算手段を用いて積雪
深を算出する。
【0005】
【作用】該直線状の光を積雪面に投光すると積雪面上に
は積雪深に応じた光の像が表れるので、この像の多箇所
の部位を該観測手段で観測して数値化できるようにな
る。また、該光路面と該観測手段との配置で定まる関係
式から計算手段を用いて多箇所の積雪深を計測すること
が可能となる。
【0006】
【実施例】図1の実施例は、本発明を説明する模式図で
ある。Lは投光手段の一例で波長が900nmの赤外線
の変調光を出射するレ−ザ光源であって、投光距離が1
0mの場所では水平方向に線長が10m、線幅が1cm
の直線状の光の像を垂直面に映すもの、Cは画像を捕ら
えることができるCCDカメラで、レンズの光軸aが投
光されるレ−ザ光Eの光路面βに対して傾斜した位置に
設けられている。このCCDカメラには900nmの干
渉フィルタfが付いていて、混入している余分な波長の
光を除き、該赤外線レ−ザによる積雪面上の像Rの部位
を捕らえて、これを電気的信号に変換して信号線Sから
出力できるようになっている。Mは計算手段の一例であ
るパ−ソナルコンピュ−タで、CCDカメラCからの信
号を数値処理して雑音を取り除いたあと、積雪深などを
算出するものである。Wは出力手段の一例のプロッタ
で、計算手段で得た結果を測定地点pに対して積雪深x
を描くものである。従って、積雪面がH2、H3のような
盛り上がりがある場合には、積雪深に応じて表れる像R
を含む画像デ−タがCCDカメラから出力されるので、
デジタルフィルタリングや同期加算などの数値処理をパ
−ソナルコンピュ−タに行わせると、該変調光による像
Rが現れて、所望の位置たとえば像Rの部位P1、P
2、P3の積雪深を、それぞれ、120cm、123c
m、128cmと算出するものである。また、CCDカ
メラは積雪面での赤外線の散乱状態を画像として捕らえ
るので、雪質の評価にも適用できるものである。Tは支
持柱で、レ−ザ光源などを固定するものである。
【0007】図2は従来の光学式積雪深計測装置の一例
で、レ−ザ光源Lから赤外線レ−ザ光Eを投光し、積雪
面に映った直径50cm程度の円形状の像Rの位置を受
光カメラUで輝点として捕らえて、該輝点の基準からの
変化値から測定点の積雪深を算出するものである。従
来、積雪面における円形状の像Rすなわち投光面積をあ
まり小さく絞り込まない理由は、レ−ザ光が降雪片で遮
光されて積雪面に届かなかったり、積雪面の凹凸を局所
的に捕らえて所定の積雪深として表されるすミスを避け
るためである。この例で示されるように、従来の光学式
積雪深装置では、基本的に凹凸の積雪面を1ケ所の積雪
深として計測するもので、多箇所の積雪深を計測する場
合は、複数の測定装置を設けるか、レ−ザ光源などを走
査できる手段を備える必要がある。
【0008】図3は積雪面にレ−ザ光線rを投光して、
傾いている光軸qの方向から積雪面Zに映ったポイント
sをカメラCで見たときに、積雪深xがどのように観測
されるかを説明する模式図である。ここで、カメラCの
レンズeは地面からHの高さにあり、積雪面上のポイン
トsをレンズからaの距離にある撮像面uに像を写して
いる。Oは積雪ゼロのときにレ−ザ光線rが投光される
基準の点で、レンズeの光軸qとレ−ザ光線rの光軸の
交点でもある。lは積雪面Zに直交する線で、レ−ザ光
線rの光軸とはθ1、 カメラCの光軸qとはθ2 の傾き
角度がある。φはθ1 とθ2 との角度の差である。
【0009】上記の関係から、撮像面uの座標をyとす
ると、積雪深xは数1で表せるので、カメラCで観測で
きる座標yから、積雪深xを算出できることがわかる。
図3では点座標xについて記したが、図1の実施例に示
す像の部位に関しても同様に考えることができる。
【0010】
【数1】
【0011】図4は本発明の実施例で、路面Aと路肩B
の積雪深の差Dを計測する場合において、段差の上方向
から直線状のレ−ザ光Eを投光し、光路面βに対して斜
めの方向からCCDカメラCで像Rを捕らえて、対応す
る段差からMのコンピュ−タを用いて実際の積雪深の段
差Dを算出するものである。
【0012】図5は本発明の実施例で、レ−ザ光源Lに
付いているビ−ムスプリッタを通った直線状の2本の赤
外線レ−ザ光Eが積雪面Zへ向けて放射状に投光される
と、像Rが積雪面に平行に映る。積雪深によってその間
隔が変化する平行な像Rは、受光カメラUに付いている
円筒形レンズvで集光され、ラインセンサσ上で2つの
輝点となって表れ、間隔が測定できるようになってい
る。この間隔からコンピュ−タMを使って積雪深を計算
し、積雪深xが時間経過tによってどのように推移する
かをMのコンピュ−タ画面で見ることができる。
【0013】図6は図5の実施例において、積雪深と平
行な像Rの間隔との関係を説明する図である。レ−ザ光
源Lから、方向がθ3 異なるレ−ザ光線r1、r2が積雪
ゼロの地面上でO1、O2、積雪深xの積雪面上でs1
2 に投光されるとき、積雪深xは、O1とO2、s1
2の間隔K1、K2および光源の高さHにより数2で表
される。
【0014】
【数2】
【0015】2点の間隔を測定することで積雪深が計測
できるので、従来の装置のように、測定点の基準位置か
らの移動距離を正確に測定するための堅牢な構造や電気
的な安定回路などに関する問題が大幅に軽減される。ま
た、図5からわかるとおり、像の間隔を測定する場合、
従来の装置と異なって、投光装置とカメラの位置を近付
けて一体化することも可能なので、装置の小型化が図れ
る。さらに、集光用の円筒形レンズと輝点を測るライン
センサの位置合わせが容易であり、画像装置と違って画
像の部位を測定する複雑な電子回路などからなる座標読
み取り装置なども不必要であって、計測装置が簡単にな
る。本実施例は多箇所の積雪深を個別に計測することは
できないが、凹凸の有無などは、ラインセンサで捕らえ
た光強度の分布から推定できる。
【0016】
【発明の効果】本発明を用いると直線状の光が積雪面に
投光されるので、積雪面上に映った像を画像装置で観測
し、コンピュ−タで解析することによって、一度に多箇
所の積雪深などを計測することができて、測定場所の凹
凸なども数値で見ることが可能になる。また、実施例の
ように、円筒形レンズとランンセンサを観測装置に付け
ることによって、積雪深の段差などが簡単に計測でき
る。さらに、広がり角度を持って積雪面に投光した2本
の直線状の光の像の間隔を測定して積雪深を計測する実
施例では、装置が簡単で小型にできることがわかる。以
上の実施例でわかるとおり、光学式積雪深計測装置にお
いて、投光する光を従来用いているスポット状の光では
なく直線状の光を用いると、積雪面上の情報が点でなく
線として取り入れることができるようになるので、多箇
所の積雪面上のデ−タが得られるようになる。従って、
測定デ−タの信頼性向上、装置の小型化、低廉化などが
図れる。本発明の適用は、本実施例の積雪深計測に限定
されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】直線状の赤外線レ−ザ光を用いた本発明の説明
図である。
【図2】本発明を使用しない従来の計測装置の説明図で
ある。
【図3】本発明の原理となる数1の説明図である。
【図4】本発明の装置による段差測定の説明図である。
【図5】直線状の赤外線レ−ザを2本用いた本発明の説
明図である。
【図6】数2を説明する説明図である。
【符号の説明】
L レ−ザ光源 C CCDカメラ E レ−ザ光 a レンズの光軸 f 干渉フィルタ R 積雪面上の光の像 S 信号線 M パ−ソナルコンピュ−タ W プロッタ p 測定地点 x 積雪深 H2 積雪面の盛り上がり H3 積雪面の盛り上がり P1 像Rの部位 P2 像Rの部位 P3 像Rの部位 T 支持柱 U 受光カメラ r レ−ザ光線の光軸 q カメラの光軸 Z 積雪面 s 投光されるポイント x 積雪深 e レンズ H カメラの高さ a レンズから撮像面までの距離 u 撮像面 O 基準点 l Zに直交する線 θ1 rとlとの傾き角度 θ2 qとlとの傾き角度 φ θ1とθ2の角度の差 y 撮像面uの座標 A 路面 B 路肩 D 積雪深の段差 E レ−ザ光 β 光路面 v 円筒形レンズ σ ラインセンサ t 時間経過 r1 レ−ザ光線 r2 レ−ザ光線 θ31 とr2 との傾き角度 O1 基準点 O2 基準点 s1 投光されるポイント s2 投光されるポイント K11 とs2 の間隔 K21 とO2 の間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 平雄 宮城県若林区上飯田2丁目8−78

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積雪面に投光する投光手段と、投光する
    光の光路面に対して受光レンズの光軸が傾斜している位
    置に設けて該積雪面に表れている該光の像を観測する観
    測手段と、該光の像の部位から積雪深を計算する計算手
    段と、積雪深の計算結果を出力する出力手段とを有する
    光学式積雪深計測装置において、該光の光路面と直交す
    る平面板に表れる光の像が直線状になる投光手段を備え
    ていることを特徴とする光学式積雪深計測装置
  2. 【請求項2】 積雪面に表れている該光の像を観測する
    観測手段において、集光用の円筒形レンズとラインセン
    サを備えていることを特徴とする請求項1の光学式積雪
    深計測装置
  3. 【請求項3】 光路面が互いに角度を有している平行な
    2本の該直線状になる投光手段を備えていることを特徴
    とする請求項1の光学式積雪深計測装置
JP20426094A 1994-08-05 1994-08-05 光学式積雪深計測装置 Pending JPH0850182A (ja)

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